JP3467008B2 - 摩擦係数測定方法および摩擦係数測定装置 - Google Patents

摩擦係数測定方法および摩擦係数測定装置

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  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は成型時における金属
製シートの摩擦係数を測定するための摩擦係数測定方法
および摩擦係数測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】金属製シートの摩擦係数は成型時、例え
ば深絞り時に重要な役目を果たしているので、金属製シ
ートの成型時にこのような摩擦係数を考慮することが重
要である。成型時には増大する表面圧力が変化するの
で、摩擦係数を、異なる表面圧力の関数として決定する
必要がある。実際に、このことは、従来では異なるシー
トのサンプルを各場合に異なる表面圧力において把持用
顎部によって次々に引抜くように行ってきた。引抜き作
用に必要とされる異なる表面圧力および引抜き力から、
各シートのサンプルの摩擦係数を決定する。顎部の間に
サンプルを次々に把持する必要性のために、そのような
工程時間を消費するのは明らかである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、成型
時に金属製シートの摩擦係数を測定する摩擦係数測定方
法を提供することであり、摩擦係数は広範囲の表面圧力
にわたって測定することができる。このことに加えて、
本発明の目的は前記摩擦係数測定方法を行う摩擦係数測
定装置を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、特定
の表面圧力で把持用顎部の間に在る金属製シートのサン
プルを引抜くようにした、成形時に金属製シートの摩擦
係数を測定する摩擦係数測定方法において、前記金属製
シートのサンプルに特定の表面圧力を加え、前記特定の
表面圧力は時間依存の所定の参照特性曲線に基づいて決
定されており、前記特定の表面圧力は連続的に変化して
おり、さらに、前記把持用顎部の間に在る前記金属製シ
ートのサンプルを引抜き、前記金属製シートのサンプル
は時間依存の所定の参照特性曲線により決定される引抜
き速度で引抜かれるようになっており、さらに、引抜き
力を時間に対して測定し、前記引抜き力は前記把持用顎
部の間に在る前記金属製シートのサンプルを前記時間依
存の所定の参照特性曲線により決定される引抜き速度で
引抜くのに必要とされており、さらに、前記特定の表面
圧力および前記測定された引抜き力から前記摩擦係数を
表面圧力の関数として算出する摩擦係数測定方法に関す
る。
【0005】本発明に基づく摩擦係数測定方法によれ
ば、広範な表面圧力にわたって多数のサンプルのシート
の摩擦係数を一つの工程において迅速に測定することが
できる。このような摩擦係数の測定は引抜き速度、また
は変更される場合には引抜き速度を組み入れることによ
っても行うことができることが想定される。各場合にお
いて一定の圧力で把持用顎部によって個々のサンプルを
引抜く公知の工程と比較すると、本発明に基づく摩擦係
数測定方法は凝着摩擦(adherence fric
tion)からすべり摩擦(slide fricti
on)に移行する一般的な工程を省略することができ
る。このことは、必要とされる測定時間に好ましい効果
を与えると共に、測定結果に顕著な悪影響を与えること
がない。
【0006】実際に、把持用顎部による金属製シートの
引抜き作用は、特定の速度曲線に基づく引抜き速度によ
って影響を受けうる。表面圧力を段階的に、または連続
的に変化させることもできる。
【0007】摩擦係数測定方法を行う摩擦係数測定装置
は、(a)金属製シートのサンプルを把持するための一対の
把持用顎部と、 (b)前記把持用顎部のための圧力発生器とを具備し、
把持用顎部は調節可能な表面圧力を加えることができ、
さらに、 (c)時間依存の所定の参照特性曲線により決定される
引抜き速度でもって前記金属製シートのサンプルを前記
把持用顎部から引抜く引抜き装置と、 (d)前記圧力発生器および前記引抜き装置のための制
御装置とを具備し、前記制御装置は、前記把持用顎部に
よって形成される調節可能な前記表面圧力と前記金属製
シートのサンプルが前記把持用顎部から引抜かれるとき
の前記引抜き速度とのうちの少なくとも一つを変更で
き、さらに、 (e)前記把持用顎部の調節可能な前記表面圧力と前記
金属製シートのサンプルに働く引抜き力とから前記摩擦
係数を得るための測定兼評価装置を具備する。
【0008】前記制御装置が、前記圧力発生器、および
適用可能である場合には前記引抜き装置の前記駆動ユニ
ットのためのレギュレータ装置を具備するのが好まし
い。
【0009】
【発明の実施の形態】摩擦係数測定装置の一つの実施形
態を示す図面に基づいて本発明を詳細に後述する。図1
から分かるように、金属製シート1からなるストリップ
形状のサンプルが、一対の把持用顎部2、3の間に把持
されている。図示されるように把持用顎部2、3はホル
ダ装置4によって固定位置に保持されている。流体圧シ
リンダの形態をなしている圧力発生器5が把持用顎部2
に圧力FNを加える。圧力媒体(pressure m
edium)を、圧力センサP1が接続されている管路
6に通して導入する。体積を均等にする目的で流体圧シ
リンダ5の圧力が加えられる部分とは反対側に位置する
部分が管路7によってタンク8に接続されている。
【0010】略して示される引抜き装置9は保持用ホル
ダ10によって金属製シート1のサンプルを把持してい
る。引抜き力FZを測定するセンサが引抜き装置9と保
持用ホルダ10との間に配置されており、この引抜き力
Zは把持用顎部の把持力FRに等しい。引抜き経路を測
定するために、経路センサSが引抜き装置9に結合され
ている。
【0011】図2に基づく測定装置の制御兼技術的測定
部分はコンピュータPCと、把持用顎部2、3の圧力F
N およびこれら把持用顎部2、3の表面圧力のためのレ
ギュレータから概ね構成されている。コンピュータPC
によって、参照値である圧力FNS(FN(sollwer
t))、および把持用顎部2、3の表面圧力に対する時
間依存特性曲線を形成する。この曲線は案内値Wとして
レギュレータRを通過する。レギュレータRはさらに、
実際値である圧力FNi(FN(istwert))の測定
信号を、圧力センサP1 からの調節値として受信する。
実際値である圧力FNiもコンピュータPCに通過させ
る。レギュレータRは、参照値である圧力FNSおよび実
際値である圧力FNiから設定値Yを設定する。この設定
値YによってアクチュエータStが動作し、流体圧シリ
ンダ5内の圧力媒体はこのアクチュエータStによって
管路6を介して制御システムS* に導かれる。さらに、
コンピュータPCは引抜き経路の信号を経路センサSか
ら受信すると供に、引抜き力FZ の信号を力センサP2
から受信する。添付図面において、参照値であるFNS
よび実際値であるFNiの時間に対する曲線、および FR
=FZ である引抜き力の時間に対する曲線が実施例によ
り示されており、これら図面においては引抜き速度が一
定である場合におけるFNS、FNiおよびFRに関連する
信号の流れが示されている。これら時間に対する曲線
は、コンピュータPCの右方に示されていて引抜き経路
長Sに依存する特性曲線に対応している。
【0012】引抜き力 FR=FZ の場合、圧力FNiまた
は表面圧力FNSの場合の測定値から、金属製シートのサ
ンプルの摩擦係数を、式μ= FR/FN により広範囲の
表面圧力にわたって算出することができる。この特性曲
線をさらに右側に示す。
【0013】図3に基づく測定装置の技術的制御部分
は、レギュレータR2 を介する圧力FN に加えて、引抜
き速度VZ もレギュレータR1 を介して組み込んでいる
という点で、図2に示す技術的制御部分とは異なる。図
3は引抜き速度VZ および表面圧力FN の特性曲線が一
定かつ連続的に延びておらず、特定かつ任意の特性曲線
に基づいて延びていることも示している。
【0014】摩擦係数の差(tribological
differences)は二つのシートの側部の間
に関係している。同一特性を有するシートの二つの切片
から構成されるサンプルを試験してシートの側部におけ
るこのような特性、すなわち摩擦係数を測定することが
できる。同一特性を有するシートの測定されるべき側部
は把持用顎部の方を向けられ、同一の特性を有していて
測定しない二つの他のシートの側部は互いの頂部に配置
されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】測定装置の機械的部分を示す図である。
【図2】測定装置の技術的制御部分を示す図である。
【図3】図2の技術的制御部分に関して拡張された技術
的制御部分を示す図である。
【符号の説明】
1…金属製シート 2…把持用顎部 3…把持用顎部 4…ホルダ装置 5…圧力発生器 8…タンク 9…引抜き装置 10…保持用ホルダ FN…圧力 FZ…引抜き力 FR…把持力 PC…コンピュータ P1…圧力センサ R…レギュレータ St…アクチュエータ S…経路センサ S*…制御システム VZ…引抜き速度 W…案内値 Y…設定値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 19/02 G01L 5/00 B21D 22/20

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 特定の表面圧力で把持用顎部の間に在る
    金属製シートのサンプルを引抜くようにした、成形時に
    金属製シートの摩擦係数を測定する摩擦係数測定方法に
    おいて、 前記金属製シートのサンプルに特定の表面圧力を加え、
    前記特定の表面圧力は時間依存の所定の参照特性曲線に
    基づいて決定されており、前記特定の表面圧力は連続的
    に変化しており、 さらに、 前記把持用顎部の間に在る前記金属製シートのサンプル
    を引抜き、前記金属製シートのサンプルは時間依存の所
    定の参照特性曲線により決定される引抜き速度で引抜か
    れるようになっており、 さらに、 引抜き力を時間に対して測定し、前記引抜き力は前記把
    持用顎部の間に在る前記金属製シートのサンプルを前記
    時間依存の所定の参照特性曲線により決定される引抜き
    速度で引抜くのに必要とされており、 さらに、 前記特定の表面圧力および前記測定された引抜き力から
    前記摩擦係数を表面圧力の関数として算出する摩擦係数
    測定方法。
  2. 【請求項2】 前記引抜き速度が時間に対して一定であ
    る請求項1に記載の摩擦係数測定方法。
  3. 【請求項3】 前記引抜き速度が時間に対して可変であ
    る請求項1に記載の摩擦係数測定方法。
  4. 【請求項4】 前記特定の表面圧力が連続的に変化する
    請求項1に記載の摩擦係数測定方法。
  5. 【請求項5】 前記特定の表面圧力が段階的に変化する
    請求項1に記載の摩擦係数測定方法。
  6. 【請求項6】 金属製シートの摩擦係数を成型時に測定
    する摩擦係数測定装置において、 (a)金属製シートのサンプルを把持するための一対の
    把持用顎部と、 (b)前記把持用顎部のための圧力発生器とを具備し、
    把持用顎部は調節可能な表面圧力を加えることができ、 さらに、 (c)時間依存の所定の参照特性曲線により決定される
    引抜き速度でもって前記金属製シートのサンプルを前記
    把持用顎部から引抜く引抜き装置と、 (d)前記圧力発生器および前記引抜き装置のための制
    御装置とを具備し、前記制御装置は、前記把持用顎部に
    よって形成される調節可能な前記表面圧力と前記金属製
    シートのサンプルが前記把持用顎部から引抜かれるとき
    の前記引抜き速度とのうちの少なくとも一つを変更で
    き、 さらに、 (e)前記把持用顎部の調節可能な前記表面圧力と前記
    金属製シートのサンプルに働く引抜き力とから前記摩擦
    係数を得るための測定兼評価装置を具備する摩擦係数測
    定装置。
  7. 【請求項7】 前記制御装置が前記圧力発生器を制御す
    るようにした請求項6に記載の摩擦係数測定装置。
  8. 【請求項8】 前記制御装置が前記引抜き装置を制御す
    るようにした請求項6に記載の摩擦係数測定装置。
  9. 【請求項9】 前記制御装置が調節可能な前記表面圧力
    を変化させる請求項7に記載の摩擦係数測定装置。
  10. 【請求項10】 前記制御装置が前記引抜き速度を変化
    させる請求項8に記載の摩擦係数測定装置。
  11. 【請求項11】 前記測定兼算出部材が前記引抜き速度
    から前記摩擦係数を決定するようにした請求項6に記載
    の摩擦係数測定装置。
  12. 【請求項12】 前記制御装置が前記圧力調整器のため
    のレギュレータ部材を具備する請求項6に記載の摩擦係
    数測定装置。
  13. 【請求項13】 前記制御装置が前記引抜き装置のため
    のレギュレータ部材を具備する請求項6に記載の摩擦係
    数測定装置。
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